發(fā)布時(shí)間：2020-04-05 13:18

【摘要】：隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展,復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)正被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,特別是在通信技術(shù)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛,FFT算法已成為通信中不可或缺的一環(huán)。近些年,通信技術(shù)對(duì)高速和實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高,為了滿足通信口益增長(zhǎng)的通信需求,OFDM和MIMO融合的趨勢(shì)已是大勢(shì)所趨,OFDM技術(shù)可以提高頻譜利用率,MIMO技術(shù)可以成倍提高系統(tǒng)容量。由于兩者的融合,關(guān)于FFT的研究也逐漸由單路FFT向可配置的多路FFT方向發(fā)展,目前很多通信協(xié)議中都已應(yīng)用到可配置的多路FFT,如LTE協(xié)議。 本文對(duì)FFT處理器進(jìn)行了詳細(xì)研究,研究了當(dāng)前各種重要算法和結(jié)構(gòu)。研究者們對(duì)于FFT算法的研究已很成熟,很難取得突破,所以本文從結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)角度去研究FFT處理器。本文結(jié)合算法研究不同F(xiàn)FT處理器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),重點(diǎn)研究了流水線結(jié)構(gòu)：MDC和SDF結(jié)構(gòu)。為了滿足低面積的應(yīng)用需求,選擇以SDF為基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)了兩種低面積多路FFT處理器結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)稱為結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B。結(jié)構(gòu)A基于基-24算法,結(jié)構(gòu)B基于基-8和基-16算法,雖然算法不同,但都是通過(guò)數(shù)據(jù)流控制策略實(shí)現(xiàn)多路FFT處理器中常系數(shù)乘法器的復(fù)用,提高乘法器利用率,減少乘法器的使用,以達(dá)到減少而積和功耗的效果。文中對(duì)結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B以及其他典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較。 本文選擇結(jié)構(gòu)B為基本結(jié)構(gòu),對(duì)LTE中的可配置FFT處理器進(jìn)行了設(shè)計(jì),根據(jù)LTE中的協(xié)議,選擇合適的算法。在具體設(shè)計(jì)LTE中可配置FFT處理器時(shí),將整體設(shè)計(jì)分為數(shù)據(jù)流和控制流兩部分,有利于實(shí)現(xiàn)和調(diào)試,數(shù)據(jù)流工作在30.72MHz,將主要的存儲(chǔ)器部分工作在122.88 MHz的同步時(shí)鐘頻率上。以保證功能和降低面積為目標(biāo),合理拆分合并存儲(chǔ)器,選擇合適類型的RAM,提高RAM的利用率,達(dá)到復(fù)用RAM和降低芯片而積的日的。旋轉(zhuǎn)因子采用1/8域表示,提高旋轉(zhuǎn)因子的利用率,減少ROM的使用。最終設(shè)計(jì)了LTE中的低而積可配置FFT處理器,并且該處理器具有很好的可配置性,不僅可以根據(jù)LTE協(xié)議選擇合適長(zhǎng)度的FFT,還從信噪比和功耗角度向外部提供了可配置性。 本文最后搭建FPGA測(cè)試平臺(tái),對(duì)設(shè)計(jì)的LTE中可配置FFT處理器進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證與測(cè)試,最終實(shí)現(xiàn)的FFT處理器在Xilinx開(kāi)發(fā)板上測(cè)試通過(guò)。
【圖文】：

無(wú)線通信中頻譜資源有限，提高頻譜利用效率口趨重要，正交頻分多路復(fù)用技術(shù)(oFDM)技術(shù)具有高頻帶利用率和高數(shù)據(jù)傳輸能力等特點(diǎn)，已成為無(wú)線通信技術(shù)中的研究熱點(diǎn)，其系統(tǒng)收發(fā)機(jī)的典型系統(tǒng)如圖1所示。OFDM與普遍應(yīng)用的頻分復(fù)用 (FDM)技術(shù)相似，把高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換，分配到速率相對(duì)較低的若干個(gè)子信道中進(jìn)行傳輸，不同的是OFDM技術(shù)更好地利用控制方法，使頻

正交頻分復(fù)用(OFDM)多載波調(diào)制技術(shù)圖1一2:FDM與OFDM帶寬利用率的比較[2]oFDM系收發(fā)器的典型框圖如圖1一3所示〔2]，上半部分對(duì)應(yīng)于發(fā)射機(jī)鏈路，下半部分屬于接收機(jī)鏈路。插插插插插插插插插插插插插插入導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo) 導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)編編碼碼碼交織織織調(diào)制制制 頻 頻頻串并并 并IFFTTT加加加加加 加加加 加加窗、循環(huán)前前前前前前 RRRFFFFFDAAAAA綴 綴綴并串串樸口一一七遙誣}一誣畫(huà)解調(diào)去去去 去去循環(huán)環(huán) AAADDDDD前綴 綴 并并串串 串 FFTTT圖1一 3OFDM系統(tǒng)的基帶收發(fā)機(jī)[21從信息論的角度已經(jīng)證明13][4]，，多天線技術(shù)可以大大增加無(wú)線通信系統(tǒng)的容量，并改善無(wú)線通信系統(tǒng)的性能，非常合適4G通信系統(tǒng)中高速率業(yè)務(wù)的要求。因?yàn)槎噍斎攵噍敵?MIMO， multipleinputmultipleoutput)技術(shù)可以在不打’一展頻帶
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP332;TN919.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 韓澤耀;高速高性能FFT處理器的VLSI實(shí)現(xiàn)研究[D];浙江大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 胡德俊;FFT處理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

2 汪潤(rùn)來(lái);1024點(diǎn)復(fù)數(shù)專用FFT處理器的ASIC實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2007年

3 孫一;1024點(diǎn)浮點(diǎn)FFT處理器的研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

4 董兆亮;OFDM通信系統(tǒng)中FFT處理器的電路實(shí)現(xiàn)[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2615068